Сегодня - 25.11.2020

«Зеленые» технологии и лекарственные вещества из лесных отходов

14 августа 2017

Отходы лесного производства зачастую богаты ценными биологически активными веществами, поэтому так важны способы эффективной переработки этого сырья. Сибирские ученые и технологи работают над совершенствованием методов выделения из растительного сырья тритерпеноидов — соединений, которые могут помочь в лечении различных заболеваний.

Эти органические вещества проявляют высокую биологическую активность. Тритерпеновые производные обладают свойствами, способными помочь в борьбе с онкологией и вирусными заболеваниями: препятствуют воспалениям, тормозят активное деление клеток и разрастание патогенных новообразований, активируют программируемую клеточную гибель. Подобные соединения есть в тканях многих растений, в том числе и в березовой коре, с которой работают сотрудники технологического отдела опытного химического производства Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова СО РАН. 
 
 
Белый цвет внешней коры березы связан с высокой концентрацией бетулина — тритерпенового спирта, который известен противовоспалительными, капилляроукрепляющими, антиоксидантными, противовирусными и антисептическими свойствами. Также это вещество — стартовое для получения других интересных продуктов, например, производных бетулиновой кислоты, проявляющих, помимо названных выше, анти-ВИЧ активность. Сибирские технологи усовершенствовали процесс экстракции бетулина из отходов лесосеки. 
 
— Мы добились большей энергоэффективности процесса и полного рецикла растворителя при достаточно высокой чистоте продукта. Это не достигается при экстракции, например, традиционно используемыми спиртами, — поясняет руководитель отдела опытного химического производства НИОХ СО РАН кандидат технических наук Сергей Александрович Попов. 
 
Сотрудники опытного производства экстрагируют тритерпеноиды березовой коры, используя «зеленые» растворители, в частности, водный этилацетат. «Зеленая» экстракция подразумевает применение экстрагентов, которые легко регенерируются, а также коммерчески доступны, являются высоко эффективными, обладают важными для сохранения окружающей среды свойствами: не содержат токсичные примеси, биоразлагаемы, их получают из возобновляемого сырья. Найти идеальный «зеленый» растворитель практически невозможно, поэтому, если есть хотя бы несколько факторов, позволяющих улучшить производственные показатели (повысить безопасность, энергоэффективность), — это важный шаг на пути к «зеленому» идеалу. Используемый по технологии НИОХ «зеленый» экстрагент этилацетат селективно и эффективно извлекает тритерпеноиды березовой коры с незначительным количеством примесей и полностью возвращается в цикл экстракции с минимальными энергозатратами. 
 
Известно много других методов, позволяющих получать бетулин из березовой коры, но специалисты НИОХ поставили задачу создать гибкую малозатратную схему, обеспечивающую продукцию нужного качества, которая соответствовала бы современному уровню потребностей и колебаниям спроса и использовала «зеленые» технологии. Существующие методики теряли экстрагент в цикле производства и были слишком энергозатратны, а сибирским исследователям удалось добиться значительной — несмотря на низкую растворимость бетулина, — продуктивности, а также минимизировать расход растворителя, вернув его в производственный цикл. Для удаления примесей был использован ряд эффективных технологических приемов: в частности, обработка не исходного сырья, а экстракта раствором щелочи делает процесс более экономичным.
 
— Дальнейшая наша работа связана с выделением индивидуальных метаболитов. Мы изучаем возможность использования альтернативных растворителей из возобновляемого растительного сырья, которые также позволят нам создать эффективные процессы переработки и получить востребованные наукой и на рынке компоненты, — рассказывает Сергей Попов. 
 
 
Другие виды тритерпеновых производных выделяют из хвойных растений, перерабатывая вторичное сырье, которое обычно считается отходами. Например, из пихтовых веток в лучшем случае делают масло, выход которого составляет 1—3 % от массы сырья, тогда как ценных экстрактивных веществ в древесной зелени содержится в десятки раз больше. Сотрудники НИОХ в течение ряда лет искали способы комплексно использовать сырье. Перерабатывая хвойные отходы, в институте ранее получили ряд биологически активных веществ, на основе которых НИОХ совместно с ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН разработал препарат «Новосил» — регулятор роста и развития растений с противогрибковым действием, повышающий устойчивость к заболеваниям. Позже в совместной работе с корейскими коллегами экстрактивные вещества пихты изучили на другие виды активности: в частности, было обнаружено, что тритерпеновые кислоты этого дерева могут ингибировать альфа-глюкозидазу (фермент диабета второго рода), препятствуя проникновению углеводов в кровь. 
 
Технологи и исследователи НИОХ уделяют внимание и другим видам вторичного растительного сырья, например, отходам пищевого производства: из отжимок клюквы, брусники, черноплодной рябины получают смеси тритерпеновых кислот и чистую урсоловую кислоту. Она проявляет антимикробную, противовоспалительную и другие виды биоактивности. В целом, все тритерпеновые производные обладают гормоноподобным действием и способствуют физиологическим процессам, которые помогают бороться с онкологией или предупреждать раковые заболевания.
 
Разработанные технологии патентуются и используются в опытном производстве. К продукции проявляют интерес различные компании, производящие сельхозпрепараты, косметику и пищевые добавки, вещества для научных исследований. Также НИОХ активно сотрудничает с российскими и зарубежными исследовательскими институтами, например, недавно поступил запрос от белорусских и китайских коллег, занимающихся поиском путей синтеза новых веществ, биологическую активность которых можно применить в медицине и сельском хозяйстве. 
 
Анастасия Бехтерева
 
Фото Екатерины Пустоляковой
 
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (1 vote)
Поделись с друзьями: 

Система Orphus